湖北省武汉市第三十九中学高中物理3.4 通电导线在磁场中受到的力

湖北省武汉市第三十九中学高中物理3.4 通电导线在磁场中受到的力

‎3.4 通电导线在磁场中受到的力 ‎ 一、安培力的方向 ‎1．安培力：通电导线在__________中受的力．‎ ‎2．决定安培力方向的因素：__________和磁感应强度方向．‎ ‎3．左手定则：如图1所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内．让__________从掌心进入，并使四指指向__________，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受__________的方向．‎ ‎4．安培力的特点 F⊥B，F⊥I，即F垂直于__________决定的平面．‎ ‎5．平行通电导线间的作用力：电流方向相同，两导线相互________________，电流方向相反，两导线相互________________．‎ 二、安培力的大小 ‎1．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小为：F＝__________.‎ ‎2．当磁感应强度B的方向与通电导线平行时，导线受力F＝__________.‎ ‎3．当磁感应强度B的方向与通电导线方向成θ角时，F＝__________.θ为B与I的夹角．‎ 三、磁电式电流表 ‎1．原理：通电线圈在磁场中受到________而偏转．线圈偏转的角度越大，被测电流就________．根据线圈________，可以知道被测电流的方向．‎ ‎2．构造：________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．‎ ‎3．特点：两磁极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间的磁场都沿________方向，保证线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．使线圈平面总与磁场方向________，使表盘刻度均匀．‎ ‎4．优点：灵敏度高，可以测出________的电流．‎ 缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱.‎ 课内探究学案 一、安培力的方向 如图3所示，用一蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡可以看到灯丝颤抖起来，你能解释一下灯丝为什么会“颤抖”吗？‎ ‎1．电场力是怎样产生的？安培力呢？‎ ‎　‎ ‎2．安培力的方向与哪些因素有关？如何来判断？‎ ‎　‎ ‎3．安培力的方向、磁场方向、电流方向在同一平面内吗？‎ ‎　‎ ‎4．平行通电直导线间的作用力是怎样产生的？什么情况下两导线相吸引？什么情况下相排斥？‎ ‎　‎ ‎[要点提炼]‎ ‎______手定则——安培力的方向判断 伸开________手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让______从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．‎ ‎[问题延伸]‎ 安培定则又称_______手螺旋定则，是判断电流产生的磁场方向的；左手定则是判断电流在磁场中所受安培力方向的．‎ 二、安培力的大小 ‎1．磁感应强度B是如何定义的？表达式是怎样的？式中的F指的是什么？‎ ‎　‎ ‎2．磁感应强度的方向与导线方向必须垂直吗？若不垂直如何计算安培力大小．‎ ‎　　‎ ‎[要点提炼]‎ 安培力大小的公式表述：‎ ‎(1)当B与I垂直时，F＝BIL.‎ ‎(2)当B与I成θ角时，F＝BILsin θ，θ是B与I的夹角．‎ ‎[问题延伸]‎ ‎1．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图4所示)；相应的电流沿L由始端流向末端．‎ ‎2．公式F＝IBLsin θ中的Lsin θ也可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．‎ ‎3．用公式计算安培力适用于电流处于匀强磁场中．‎ 三、磁电式电流表 ‎1．磁电式电流表的构造是怎样的？　‎ ‎2．磁电式电流表的原理是什么？　‎ ‎3．磁电式电流表优、缺点是什么？　‎ ‎[问题延伸]‎ ‎1．线圈通入的电流越大，指针偏转的角度________，指针偏转的角度和电流成________．‎ ‎2．通电线圈中的电流方向改变时，线圈受到的安培力方向________，指针的偏转也____.‎ 例1　将长度为‎20 cm、通有‎0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示．已知磁感应强度为1 T，试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向．‎ ‎ ‎ 变式1　如图所示，其中A、‎ B图已知电流方向及其所受磁场力的方向，试判断并在图中标出磁场方向．C、D图已知磁场方向及其对电流作用力的方向，试判断电流方向并在图中标出．‎ 例2　一条形磁铁放在水平桌面上，在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，图中只画出此棒的横截面图，并标出此棒中的电流是流向纸内的，在通电的一瞬间可能产生的情况是(　　)‎ A．磁铁对桌面的压力减小 B．磁铁对桌面的压力增大 C．磁铁受到向右的摩擦力 D．磁铁受到向左的摩擦力 变式2　如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈(　　)‎ A．向左运动 B．向右运动 C．静止不动 D．无法确定 例3　在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长为L，质量为m的导体棒，如图所示，试问：‎ ‎(1)欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．‎ ‎(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向．‎ 变式训练3　如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于竖直向上的匀强磁场内．当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角，棒处于平衡状态．则磁感应强度B为多少？为了使棒平衡在该位置上，所需磁场的最小磁感应强度B为多少？方向如何？‎